EP0090885B1 - Druckmittelbetriebener Stellantrieb - Google Patents

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Publication number
EP0090885B1
EP0090885B1 EP82109716A EP82109716A EP0090885B1 EP 0090885 B1 EP0090885 B1 EP 0090885B1 EP 82109716 A EP82109716 A EP 82109716A EP 82109716 A EP82109716 A EP 82109716A EP 0090885 B1 EP0090885 B1 EP 0090885B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure medium
piston
sleeve
actuator according
adjustment actuator
Prior art date
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Expired
Application number
EP82109716A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0090885A1 (de
Inventor
Manfred Emmert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DESTACO Europe GmbH
Original Assignee
DE STA CO Metallerzeugnisse GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19823216753 external-priority patent/DE3216753A1/de
Application filed by DE STA CO Metallerzeugnisse GmbH filed Critical DE STA CO Metallerzeugnisse GmbH
Priority to AT82109716T priority Critical patent/ATE17391T1/de
Publication of EP0090885A1 publication Critical patent/EP0090885A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0090885B1 publication Critical patent/EP0090885B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B23Q3/08—Work-clamping means other than mechanically-actuated
    • B23Q3/082—Work-clamping means other than mechanically-actuated hydraulically actuated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/003—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by an elastic bag or diaphragm expanded by fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a pressure medium-operated actuator, in particular a tensioning cylinder, with an elastic, cylindrical sealing sleeve enclosing a working space, which is arranged between a cylinder housing and an actuator and the open ends of which bear against mutually opposite plane-parallel surfaces of the cylinder housing, whereby a working stroke is carried out via a bore a pressure medium is supplied to the work area in one of the plane-parallel surfaces.
  • the sealing sleeve has the same wall thickness at its open ends as in its remaining area.
  • the plane-parallel surfaces of the cylinder housing exert an axial pressure on the sealing collar, so that a contact pressure prevails between the open ends of the sealing collar and the plane-parallel surfaces, which is intended to seal the working space.
  • one of the plane-parallel surfaces is formed by a threaded insert that can be screwed into the cylinder housing.
  • the sealing sleeve rests against an abutment of the steep element which is circular in cross section and is seen there in W-shaped cross section.
  • the pressure medium is delivered to the work area explosively. That part of the jacket of the elastic sealing sleeve which runs unsupported between the cylinder housing and the abutment is bulged and at the same time the edges of the open ends of the sealing sleeve bulge out in this area, so that the explosively supplied pressure medium can escape from the working space.
  • the sealing sleeve is deformed in such a way that it can only be used once and must be replaced by a new sleeve for the next working stroke.
  • the task is to improve this actuator in such a way that a perfect seal between the sealing sleeve and the housing is guaranteed even over a long service life.
  • the piston 2 which is rectangular in cross section, is arranged in a cup-shaped cylinder 1, which also has a rectangular cross section.
  • the housing 1 of the cylinder consists of an underside 8, from which two walls 9, 10 extend at right angles. Their surfaces 11, 12 facing each other are flat and run parallel to one another. The piston 2 is also guided between these surfaces 11, 12. At right angles to the walls 9, 10 and at right angles to the underside 8, the housing 1 of the cylinder has two further walls 13, 14, between which the piston 2 is arranged with play.
  • the piston 2 is provided on its underside with an elongate, in the longitudinal direction of the U-shaped recess 15, which of the Ze "is Linders 1 open towards the bottom. 8
  • an elastic O-shaped collar 3 is arranged, which below against the underside 8 of the cylinder 1 rests.
  • This sleeve 3 has sealing lips 16 which are directed into the interior 7 of the sleeve 3 and which abut against the surfaces 11, 12.
  • the wall 9 is provided with a connection bore 17 which communicates with the interior the cuff 3 communicates.
  • 1 is a cylindrical, O-shaped sleeve which is round when not installed.
  • Return springs can be provided at both ends of piston 2 and cylinder 1. Such a configuration is shown on the left in FIG. 1.
  • a screw bolt 5 is screwed to the underside 8 of the cylinder 1.
  • a return spring 4 is arranged between the bottom of this bore 19 and the head 20 of the screw bolt 5, which presses the piston 2 in the direction of the underside 8 of the cylinder 1.
  • the screw bolt 5 is adjustably screwed to the underside 8, so that the stroke of the piston 2 can be limited adjustable.
  • a block 22 which partially fills the interior 7, ie the working space of the sleeve 3, can be arranged between the two surfaces 11, 12.
  • This block 22 reduces the dead volume within the cuff 3 and thus the volume of the pressure accordingly mediums reduced, which must be introduced into the interior of the cuff 3 until the lifting movement begins.
  • the device is characterized by a rectangular construction, in which the size can be adapted to the respective application.
  • the piston 2 exerts a surface pressure, the force exerted by the piston 2 being greater than the force with a round cylinder of the same width.
  • the overall height of the device is relatively small. Since the piston 2 has a play with respect to the walls 13, 14, the piston 2 can adapt to a slight inclination of the part on which it acts.
  • the device is characterized by the use of few individual parts, only the surfaces 11, 12 having to be subjected to fine machining.
  • the device can be used for a wide variety of uses, such as lifting, tensioning, pressing, pressing, embossing, cutting and punching, in particular where the piston 2 is to exert high forces with a small stroke.
  • the principle of using a cuff 3 is that when the interior 7 of the cuff 3 is pressurized, the cuff 3 tends to take a circular shape, as a result of which the piston 2 is moved in the direction of the arrow 21. In the embodiment described above, the piston 2 exerts a force when there is pressure inside the sleeve 3.
  • FIGS. 4 to 6 show a cylinder which is primarily suitable as a clamping cylinder.
  • the piston 2 'exerts a force when the interior 7 of the sleeve 3 is not acted upon by the pressure medium.
  • the cylinder 1 ' which is again rectangular in cross section, has a side 8' and the walls 9 ', 10', 13 'and 14'.
  • the piston 2 ' is guided between these walls.
  • the sleeve 3 ' is arranged between the surfaces 11' and 12 'of the walls 9' and 10 '.
  • On the side opposite the side 8 ', the sleeve 3' bears against a stop 23 fixed to the housing.
  • a screw bolt 5 ' is screwed into this stop 23, which is firmly connected to the housing 1'.
  • a return spring 4 ' is arranged between the bottom of the bore 19' and the head 20 'of the screw bolt 5'.
  • Two spring assemblies 24, 25 are arranged between grooves 26 on the side 8 'and grooves 27 on the inside of the piston 2'. These spring assemblies 24, 25 consist of resilient flat springs, for example of rolled steel strip material. At rest, the springs are straight, as shown in FIG. 4. In the idle state, these spring assemblies 24, 25 bear against the cuff 3 'and against the stop 23.
  • the piston 2 ' is suitable for pressing against any objects and thereby tightening them. If the objects clamped by the piston 2 'are to be released, then a pressure medium is passed into the interior 7' of the sleeve 3 ', whereby the piston 2' releases the object being held (FIG. 5).
  • a piston 2 " is arranged to move back and forth inside the cylinder 1" which is rectangular in cross section.
  • This piston 2 " has a piston rod 30 which is guided in a bore 31 at one end of the cylinder 1".
  • a compression spring 4 " is arranged between this end of the cylinder 1 and the piston 2".
  • Toggle joint mechanisms 32 are provided between the piston 2 "and the side 8" of the cylinder 1 ". These two toggle lever mechanisms 32 are supported on the one hand against grooves 27 'on the piston 2" and on the other hand in grooves 26' on the side 8 " Toggle joint mechanisms 32 each consist of a first lever 33 and a second lever 34, the knee joint being formed by a wedge-shaped incision on the lever 33, into which a rounding on the lever 34 engages.
  • the collar 3 ′′ is arranged between the two joint mechanisms 32, the underside 8 ′′ and the cylinder-fixed stop 23 ′.
  • This elastic sleeve 3 " which is annular in the idle state, has sealing lips 16" on the inside on its edges, which bear against the mutually parallel walls 11 “, 12" of the cylinder 1 ".
  • the originally round sleeve 3" rests against the joint mechanisms 32, which are folded against the cuff 3 "in the idle state.
  • the interior 7 “of the sleeve 3" is pressurized with the pressure medium via the connection 17 ", then the interior is enlarged Volume of the cuff 3 ". Since the cuff 3" lies against the stop 23 'and against the underside 8 ", the volume can only be increased in that the areas of the cuff 3" which bear against the joint mechanisms 32 are laterally outward move, the knee joint mechanisms 32 are converted into an elongated shape. As a result, the piston 2 "with its piston rod 30 is moved outward from the cylinder 1". If the cuff 3 "is relieved of pressure medium, then the spring 4" guides the piston 2 ", the lever mechanisms 32 and the cuff 3" back to the starting position shown.
  • the stroke movement can be limited by stops 35 in the cylinder chamber, as a result of which the extension of the lever mechanisms 32 is limited.
  • stops 35 can be adjustable. They are preferably set in such a way that complete extension is not achieved in order to ensure that the spring 4 "returns the lever mechanisms 32 to the starting position shown.
  • the over-center position can be unlocked from outside by mechanical means or by applying pressure medium to the toggle lever parts from the outside or the like.
  • the sleeve made of an elastic plastic material can have a jacket made of spring plate.
  • the stop 23 'on the cylinder chamber side is not absolutely necessary.
  • the cuff 3 "can rest there against the piston 2".
  • the piston rod 30 exerts a relatively small stroke.
  • the piston force is 10 to 15 times greater than a cylinder of the same size, in which the inside of the piston 2 "is acted upon directly by the pressure medium. This is achieved by the toggle lever mechanisms 32 arranged in the interior of the cylinder 1".
  • FIGS. 9 and 10 differs from the embodiment variant described above primarily in that two arcuate springs 36 are used instead of the knee joint mechanisms 32.
  • the sleeve 3 When pressure is applied to the working space 7 "of the sleeve 3", the sleeve 3 "is converted into an elongated shape, the piston 2" with its piston rod 30 executing a relatively small stroke with high force.
  • the sleeve 3 is in contact with the piston 2".
  • the cylinder can have only one lever mechanism 32 or 36, for example the right lever mechanism 32 in FIG. 7.
  • embodiments are also conceivable in which the piston 2 executes a pivoting movement relative to the cylinder 1 and no axial movement.
  • the piston 2 would not lead between the walls 13, 14, but z. B. via a hinge with one of these walls z. B. the wall 14 articulated.
  • Either a spring assembly 24 or a flat spring 36 or a toggle lever mechanism 32 would have to be arranged between the sleeve 3 and the opposite wall 13 between the underside 8 of the cylinder 1 and the piston 2.
  • the outer surface of the sleeve 3 is thus enclosed by the wall 14, the underside 8, the springs or the toggle lever mechanism and the piston 2.
  • the piston 2 then leads due to the deformation of the springs 24 or 36 or Extension of the toggle mechanism 32 pivots around the hinge.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Stellantrieb, insbesondere Spannzylinder, mit einer elastischen, einen Arbeitsraum umschliessenden zylindrischen Dichtmanschette, welche zwischen einem Zylindergehäuse und einem Stellglied angeordnet ist und deren offene Enden gegen einander gegenüberliegende planparallele Flächen des Zylindergehäuses anliegen, wobei zur Ausführung eines Arbeitshubs über eine Bohrung in einer der planparallelen Flächen dem Arbeitsraum ein Druckmedium zugeführt wird.
  • Ein solcher Stellantrieb ist der FR-A Nr. 2214055 entnehmbar. Die Dichtmanschette weist an ihren offenen Enden die gleiche Wandstärke auf wie in ihrem übrigen Bereich. Die planparallelen Flächen des Zylindergehäuses üben einen Axialdruck auf die Dichtmanschette aus, damit zwischen den offenen Enden der Dichtmanschette und den planparallelen Flächen ein Anpressdruck herrscht, der die Abdichtung des Arbeitsraumes bewirken soll. Zu diesem Zweck wird eine der planparallelen Flächen durch einen in das Zylindergehäuse einschraubbaren Gewindeeinsatz gebildet. Die Dichtmanschette liegt gegen ein im Querschnitt kreisförmiges Widerlager des Steilglieds an und wird im Querschnitt gesehen dort W-förmig deformiert.
  • Das Druckmedium wird dem Arbeitsraum explosionsartig zugeführt. Hierbei wird derjenige Teil des Mantels der elastischen Dichtmanschette, der unabgestützt zwischen dem Zylindergehäuse und dem Widerlager verläuft, aufgebeult und gleichzeitig in diesem Bereich die Ränder der offenen Enden der Dichtmanschette aufgewölbt, so dass das explosionsartig zugeführte Druckmedium aus dem Arbeitsraum entweichen kann. Die Dichtmanschette wird dabei so deformiert, dass sie nur für einen einmaligen Gebrauch verwendet werden kann und für den nächsten Arbeitshub durch eine neue Manschette ersetzt werden muss.
  • Es besteht die Aufgabe, diesen Stellantrieb so zu verbessern, dass eine einwandfreie Abdichtung zwischen Dichtmanschette und Gehäuse auch über eine lange Betriebsdauer hinweg gewährleistet ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen entnehmbar.
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch die linke Hälfte bei einer ersten Ausführungsform;
    • Fig. 2 einen Längsschnitt durch den rechten Teil bei einer weiteren Ausführungsform;
    • Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;
    • Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Spannzylinder im nichtbeaufschlagten Zustand;
    • Fig. 5 einen Längsschnitt durch den linken Teil des Zylinders nach Fig. 4 in beaufschlagtem Zustand;
    • Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4;
    • Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder mit zwei Kniehebelmechanismen;
    • Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 7;
    • Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Arbeitszylinder mit einem Federmechanismus, und
    • Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 9.
  • Der im Querschnitt rechteckige Kolben 2 ist angeordnet in einem topfförmigen Zylinder 1, der ebenfalls rechteckigen Querschnitt aufweist.
  • Das Gehäuse 1 des Zylinders besteht aus einer Unterseite 8, von welcher rechtwinklig zwei Wandungen 9, 10 abgehen. Deren zueinander zeigende Flächen 11, 12 sind plan und verlaufen parallel zueinander. Zwischen diesen Flächen 11, 12 ist auch der Kolben 2 geführt. Rechtwinklig zu den Wandungen 9, 10 und rechtwinklig zur Unterseite 8 weist das Gehäuse 1 des Zylinders zwei weitere Wandungen 13, 14 auf, zwischen denen der Kolben 2 mit Spiel angeordnet ist.
  • Der Kolben 2 ist an seiner Unterseite mit einer länglichen, in Längsrichtung U-förmigen Ausnehmung 15 versehen, welche zur Unterseite 8 des Ze"linders 1 hin offen ist. In dieser Ausnehmung 15 ist eine elastische O-förmige Manschette 3 angeordnet, welche unten gegen die Unterseite 8 des Zylinders 1 anliegt. Diese Manschette 3 weist Dichtlippen 16 auf, welche in das Innere 7 der Manschette 3 gerichtet sind und welche gegen die Flächen 11, 12 anliegen. Die Wandung 9 ist mit einer Anschlussbohrung 17 versehen, welche mit dem Inneren der Manschette 3 kommuniziert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 handelt es sich um eine zylindrische, im nicht eingebauten Zustand runde, O-förmige Manschette.
  • An beiden Enden von Kolben 2 und Zylinder 1 können Rückholfedem vorgesehen sein. Eine derartige Ausbildung ist linksseitig in Fig. 1 gezeigt. Hierbei ist ein Schraubbolzen 5 mit der Unterseite 8 des Zylinders 1 verschraubt. In einer abgestuften Bohrung 19 des Kolbens 2 ist zwischen dem Grund dieser Bohrung 19 und dem Kopf 20 des Schraubbolzens 5 eine Rückholfeder 4 angeordnet, welche den Kolben 2 in Richtung der Unterseite 8 des Zylinders 1 presst. Der Schraubbolzen 5 ist hierbei einstellbar mit der Unterseite 8 verschraubt, womit der Hub des Kolbens 2 einstellbar begrenzbar ist.
  • Wird über die Bohrung 17 ein Druckmedium in den Arbeitsraum 7 der durch die Wandungen 9,10 begrenzten Manschette 3 gepresst, dann führt der Kolben 2 eine Hubbewegung in Pfeilrichtung 21 aus. Wird das Innere 7 der Manschette 3 entlüftet, dann wird der Kolben 2 durch die Feder 4 in seine dargestellte Ursprungslage zurückgeführt.
  • Zwischen den beiden Flächen 11,12 kann nach Fig. 2 und 3 ein das Innere 7, d. h. den Arbeitsraum der Manschette 3 teilweise ausfüllender Block 22 angeordnet sein. Durch diesen Block 22 wird das Totvolumen innerhalb der Manschette 3 verringert und damit entsprechend das Volumen des Druckmediums verringert, welches in das Innere der Manschette 3 eingebracht werden muss, bis die Hubbewegung beginnt.
  • Die Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Rechteckbauweise, bei welcher die Baugrösse dem jeweiligen Einsatzzweck anpassbar ist. Der Kolben 2 übt eine Flächenpressung aus, wobei die vom Kolben 2 ausgeübte Kraft grösser ist gegenüber der Kraft bei einem Rundzylinder gleicher Baubreite. Die Bauhöhe der Vorrichtung ist hierbei relativ gering. Da der Kolben 2 gegenüber den Wandungen 13, 14 ein Spiel aufweist, kann sich der Kolben 2 einer leichten Schräglage des Teils anpassen, auf den er wirkt. Die Vorrichtung zeichnet sich durch die Verwendung von wenig Einzelteilen aus, wobei lediglich die Flächen 11,12 einer Feinbearbeitung unterworfen werden müssen.
  • Die Vorrichtung ist für die vielfältigsten Verwendungszwecke einsetzbar, wie beispielsweise zum Heben, Spannen, Pressen, Drücken, Prägen, Schneiden und Stanzen, also insbesondere dort, wo bei kleinem Hub der Kolben 2 hohe Kräfte ausüben soll.
  • Das Prinzip der Verwendung einer Manschette 3 besteht darin, dass bei einer Druckbeaufschlagung des Inneren 7 der Manschette 3 diese bestrebt ist, eine kreisrunde Form einzunehmen, wodurch der Kolben 2 in Pfeilrichtung 21 bewegt wird. Beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel übt der Kolben 2 eine Kraft aus, wenn im Inneren 7 der Manschette 3 ein Druck herrscht.
  • Die Fig. 4 bis 6 zeigen einen Zylinder, der in erster Linie als Spannzylinder geeignet ist. Bei ihm übt im Gegensatz zum Beispiel nach den Fig. 1 bis 3 der Kolben 2' eine Kraft aus, wenn dass Innere 7 der Manschette 3 vom Druckmedium nicht beaufschlagt ist.
  • In den Fig. 4 bis 6 sind diejenigen Teile, welche gleich oder äquivalent sind zu denjenigen nach den Fig. 1 bis 3 mit den gleichen Bezugszahlen, jedoch mit einem Apostroph versehen.
  • Der im Querschnittwiederum rechteckige Zylinder 1' weist eine Seite 8' und die Wandungen 9', 10', 13' und 14' auf. Der Kolben 2' ist zwischen diesen Wandungen geführt. Zwischen den Flächen 11' und 12' der Wandungen 9' und 10' ist die Manschette 3' angeordnet. An der der Seite 8' gegenüberliegenden Seite liegt die Manschette 3' gegen einen gehäusefesten Anschlag 23 an. In diesen mit dem Gehäuse 1' fest verbundenen Anschlag 23 ist ein Schraubbolzen 5' eingeschraubt. Zwischen dem Grund der Bohrung 19' und dem Kopf 20' des Schraubbolzens 5' ist eine Rückholfeder 4' angeordnet. Zwischen Nuten 26 an der Seite 8' und Nuten 27 an der Innenseite des Kolbens 2' sind zwei Federpakete 24, 25 angeordnet. Diese Federpakete 24, 25 bestehen aus federelastischen Flachfedern, beispielsweise aus gewalztem Stahlbandmaterial. Im Ruhezustand handelt es sich um gerade Federn, wie in Fig. 4 gezeigt. Im Ruhezustand liegen diese Federpakete 24, 25 gegen die Manschette 3' und gegen den Anschlag 23 an.
  • In der Stellung nach Fig. 4 halten diese Federpakete 24, 25 den Kolben 2' in der gezeigten Lage. Dieser ist daher aus dem Zylinder 1' nach aussen bewegt und befindet sich in Spannstellung, wenn die Vorrichtung als Spannzylinder eingesetzt ist.
  • Soll der Kolben 2' in das Innere des Zylinders 1' bewegt werden, dann wird dem Inneren 7' der Manschette 3' ein Druckmedium zugeführt, wodurch die Manschette 3' mit ihren Aussenseiten die Federpakete 24, 25 nach aussen drückt, wie dies die Fig. 5 zeigt. Durch die Rückholfeder 4' wird dabei der Kolben 2' in das Innere des Zylinders 1' bewegt.
  • Bei der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist der Kolben 2' geeignet, gegen irgendwelche Gegenstände zu pressen und diese dadurch festzuspannen. Sollen die vom Kolben 2' gespannten Gegenstände gelöst werden, dann wird in das Innere 7' der Manschette 3' ein Druckmedium geleitet, wodurch der Kolben 2' den gehaltenen Gegenstand freigibt (Fig. 5).
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 7 bis 10 sind die Bezugszahlen derjenigen Teile, die gleich oder äquivalent zu denjenigen der Fig. 1 bis 3 sind, mit einem Doppelapostroph versehen, während diejenigen, die mit denen nach Fig. 4 bis 6 vergleichbar sind, mit einen Apostroph versehen sind.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 ist im Inneren des im Querschnitt rechteckigen Zylinders 1" ein Kolben 2" hin- und herbeweglich angeordnet. Dieser Kolben 2", dessen Querschnitt ebenfalls rechteckig ist, weist eine Kolbenstange 30 auf, welche in einer Bohrung 31 an einem Ende des Zylinders 1" geführt ist. Zwischen diesem Ende des Zylinders 1 und dem Kolben 2" ist eine Druckfeder 4" angeordnet.
  • Zwischen dem Kolben 2" und der Seite 8" des Zylinders 1" sind zwei Kniehebelmechanismen 32 vorgesehen. Diese beiden Kniehebelmechanismen 32 stützen sich einerseits gegen Nuten 27' am Kolben 2", anderseits in Nuten 26' an der Seite 8" ab. Die beiden Kniehebelgelenkmechanismen 32 bestehen jeweils aus einem ersten Hebel 33 und einem zweiten Hebel 34, wobei das Kniegelenk gebildet wird durch einen keilförmigen Einschnitt am Hebel 33, in den eine Verrundung am Hebel 34 eingreift.
  • Zwischen den beiden Gelenkmechanismen 32, der Unterseite 8" und dem zylinderfesten Anschlag 23' ist die Manschette 3" angeordnet. Diese elastische und im Ruhezustand ringförmige Manschette 3" weist innenseitig an ihren Rändern Dichtlippen 16" auf, welche gegen die zueinander parallel verlaufenden Wandungen 11", 12" des Zylinders 1" anliegen. Die ursprünglich runde Manschette 3" liegt gegen die Gelenkmechanismen 32 an, die im Ruhezustand gegen die Manschette 3" geknickt sind.
  • Bei vom Druckmedium nicht beaufschlagtem Inneren 7" der Manschette 3" hält die Feder 4" den Kolben 2", die Hebelmechanismen 32 und damit die Manschette 3" in der in Fig. 7 dargestellten Lage.
  • Wird das Innere 7" der Manschette 3" mit dem Druckmedium über den Anschluss 17" beaufschlagt, dann vergrössert sich hierdurch das innere Volumen der Manschette 3". Da die Manschette 3" gegen den Anschlag 23' und gegen die Unterseite 8" anliegt, kann die Volumenvergrösserung nur dadurch erfolgen, dass die Bereiche der Manschette 3", welche gegen die Gelenkmechanismen 32 anliegen, sich seitlich nach aussen bewegen, wobei die Kniegelenkmechanismen 32 in eine gestreckte Form überführt werden. Hierdurch wird der Kolben 2" mit seiner Kolbenstange 30 nach aussen aus dem Zylinder 1 " bewegt. Wird die Manschette 3" vom Druckmedium entlastet, dann führt die Feder 4" den Kolben 2", die Hebelmechanismen 32 und die Manschette 3" in die gezeigte Ausgangslage zurück.
  • Die Hubbewegung kann begrenzt werden durch Anschläge 35 in-der Zylinderkammer, wodurch die Streckung der Hebelmechanismen 32 begrenzt wird. Diese Anschläge 35 können einstellbar sein. Sie werden bevorzugt so eingestellt, dass einevöllige Streckung nicht erreicht wird, damit gewährleistet ist, dass die Feder 4" die Hebelmechanismen 32 in die gezeigte Ausgangslage zurückführt.
  • Eine möglicherweise in bezug auf ein spezielles Spannproblem gewünschte Totpunkt- oder Übertotpunktstellung soll damit jedoch nicht ausgeschlossen sein. Dabei kann die Entriegelung der Übertotpunktstellung über mechanische Mittel von aussen oder durch die Beaufschlagung der Kniehebelteile mit einem Druckmedium von der Aussenseite oder ähnlichem erfolgen.
  • Die aus einem elastischen Kunststoffmateriaf bestehende Manschette kann einen Mantel aus Federblech aufweisen.
  • Der zylinderkammerseitige Anschlag 23' ist nicht unbedingt erforderlich. Die Manschette 3" kann dort gegen den Kolben 2" anliegen.
  • Bei Beaufschlagung des Arbeitsraums 7" der Manschette 3" übt die Kolbenstange 30 einen relativ geringen Hub aus. Die Kolbenkraft ist jedoch 10 bis 15 malgrösser im Vergleich zu einem Zylinder gleicher Baugrösse, bei welchem die Innenseite des Kolbens 2" direkt mit dem Druckmedium beaufschlagt wird. Erreicht wird dies durch die im Inneren des Zylinders 1" angeordneten Kniegelenkhebelmechanismen 32.
  • Die in Fig. 9 und 10 gezeigte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante in erster Linie dadurch, dass anstelle der Kniegelenkmechanismen 32 zwei bogenförmig gekrümmte Federn 36 verwendet werden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Arbeitsraums 7" der Manschette 3" wird die Manschette 3" in eine gestreckte Form überführt, wobei der Kolben 2" mit seiner Kolbenstange 30 bei hoher Kraft einen relativ geringen Hub ausführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht die Manschette 3" in Kontakt mit dem Kolben 2". In seiner einfachsten Ausführungsform kann der Zylinder nur einen Hebelmechanismus 32 bzw. 36 aufweisen, beispielsweise den rechten Hebelmechanismus 32 in Fig. 7.
  • In bezug auf die Ausführungsformen nach den Fig. 4 bis 10 sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Kolben 2 relativ zum Zylinder 1 eine Schwenkbewegung und keine Axialbewegung ausführt. Zu diesem Zweck wäre der Kolben 2 nicht zwischen den Wandungen 13, 14 zu führen, sondern z. B. über ein Scharnier mit einer dieser Wandungen z. B. der Wandung 14 gelenkig zu verbinden. Zwischen der Manschette 3 und der gegenüberliegenden Wandung 13 wäre zwischen der Unterseite 8 des Zylinders 1 und dem Kolben 2 entweder ein Federpaket 24 oder eine Flachfeder 36 oder ein Kniehebelmechanismus 32 anzuordnen. Die Mantelfläche der Manschette 3 wird damit umschlossen durch die Wandung 14, die Unterseite 8, die Federn bzw. den Kniehebelmechanismus und den Kolben 2. Bei Druckbeaufschlagung der Manschette 3 führt dann der Kolben 2 infolge der Deformation der Federn 24 bzw. 36 bzw. der Streckung des Kniehebelmechanismus 32 eine Schwenkbewegung um das Scharnier aus.

Claims (16)

1. Druckmittelbetriebener Stellantrieb, insbesondere Spannzylinder, mit einer elastischen, einen Arbeitsraum (7) umschliessenden zylindrischen Dichtmanschette (3), welche zwischen einem Zylindergehäuse (t) und einem Stellglied (2, 24, 25, 32, 36) angeordnet ist und deren offene Enden gegen einander gegenüberliegende planparallele Flächen (11, 12) des Zylindergehäuses (1) anliegen, wobei zur Ausführung eines Arbeitshubs über eine Bohrung (17) in einer der planparallelen Flächen (11, 12) dem Arbeitsraum (7) ein Druckmedium zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an den offenen Enden der Dichtmanschette (3) in den Arbeitsraum (7) gerichtete und gegen die planparallelen Flächen (11, 12) anliegende Dichtlippen (16) vorgesehen sind und dass die äussere Mantelfläche der Dichtmanschette (3) allseitig von Flächen des Zylindergehäuses (1) und des Stellglieds (2, 24, 25, 32, 36) umgeben ist, die rechtwinklig zu den planparallelen Flächen (11, 12) verlaufen.
2. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette (3) von der Unterseite (8) des Zylindergehäuses (1) und den Flächen einer U-förmigen Ausnehmung (15) eines im Zylindergehäuse angeordneten Kolbens (2) umgeben ist.
3. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylindergehäuse (1) und Kolben (2) mindestens eine Rückholfeder (4) vorgesehen ist, welche den Kolben (2) in das Zylindergehäuse (1 ) bewegt.
4. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den planparallelen Flächen (11,12) des Zylindergehäuses (1) ein den Arbeitsraum (7) der Manschette (3) teilweise ausfüllender Block (22) angeordnet ist.
5. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem im Zylindergehäuse (1) angeordneten Kolben (2) und der dem Kolben (2) gegenüberliegenden Seite (8) des Zylindergehäuses (1 ) mindestens eine gegen die Manschette (3) anliegende Flachfeder (24, 25, 36) verläuft.
6. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits der Manschette (3) je eine Flachfeder (24, 25, 36) gegen sie anliegend zwischen dem Kolben (2) und der gegenüberliegenden Seite (8) verläuft.
7. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolben (2) und an der gegenüberliegenden Seite (8) jeweils Nuten (26, 27) vorgesehen sind, in denen die Federenden angeordnet sind.
8. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (24, 25) im Ruhezustand, wenn der Arbeitsraum (7) der Manschette (3) vom Druckmedium nicht beaufschlagt ist, geradlinig gestreckt sind.
9. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (36) im Ruhezustand, wenn der Arbeitsraum (7) der Manschette (3) vom Druckmedium nicht beaufschlagt ist, gegeneinander und gegen die Manschette (3) gekrümmt sind.
10. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem im Zylindergehäuse (1) angeordneten Kolben (2) und der dem Kolben (2) gegenüberliegenden Seite (8) des Zylindergehäuses (1 ) mindestens ein Kniehebelmechanismus (32) angeordnet ist, welcher gegen die Manschette (3) anliegt.
11. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits der Manschette (3) je ein gegen sie anliegender Kniehebelmechanismus (32) angeordnet ist, die miteinander angenähert die Form eines X bilden.
12. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kniegelenk des Kniehebelmechanismus (32) aus einem keilförmigen Einschnitt am einen Kniehebel (34) und einer in den Einschnitt eingreifenden Verbindung am anderen Kniehebel (33) besteht.
13. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylindergehäuse (1) den Flachfedern (24, 25, 36) bzw. jedem Kniehebelmechanismus (32) ein Anschlag (35) zugeordnet ist, der die Auslenkung der Federn (24, 25, 36) bzw. des Kniehebelmechanismus (32) begrenzt.
14. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (35) einstellbar ist.
15. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Manschette (3) und dem Kolben (2) ein gehäusefester Anschlag (23) angeordnet ist.
16. Druckmittelbetriebener Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) an einer Wandung (13 bzw. 14) des Zylindergehäuses (1) angelenkt ist, gegen das freie Ende des Kolbens (2) ein Federpaket (24), eine Flachfeder (36) oder ein Kniehebelmechanismus (32) anliegt und der Kolben (2) bei Druckbeaufschlagung der Manschette (3) eine Schwenkbewegung ausführt.
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